【最新版】初中升高高中化学衔接课程讲义专题14 物质的量在化学方程式计算中的应用

专题14  物质的量在化学方程式计算中的应用

【知识回放】

初中阶段有关方程式的计算，用到的物理量为质量，例如以下相关计算：

6.5g的锌粒与足量的稀盐酸反应，产生的氢气为多少克？

【新知精讲】

一、物质的量在化学方程式计算中的应用

以钠和水反应的化学方程式为例:

　　　      　2Na　+　2H2O===2NaOH+H2↑

化学计量数 2 2      2 1

扩大NA倍 2×NA    2×NA 2×NA     1×NA 

物质的量 2 mol    2 mol 2 mol 1 mol

结论:化学方程式中各物质的化学计量数之比=参加反应的物质的微粒个数之比=参加反应的物质的物质的量之比=参加反应的物质的气体体积(相同状况)之比。

二、根据化学方程式进行计算的基本步骤

【科学探究】

探究一  物质的量应用于化学方程式的计算

问题导引

1.“化学反应前后质量是守恒的,那么物质的量也一定守恒!”这种说法对吗?

提示不对。化学方程式中各物质的物质的量之比=各物质的化学计量数之比,所以,化学反应后物质的量可能增大,可能减小,也可能不变。

2.根据化学方程式进行计算时,如果遇到已知物理量与未知物理量不一致时,可以直接列式计算吗?

提示可以。只要满足“上下一致,左右相当”即可进行求算,例如:

2Na+2H2O===2NaOH+H2↑

46g 2mol    22.4L

m(Na) n(NaOH) 5.6L

虽然Na、NaOH与H2对应的物理量不同,但表示的意义相当。

探究二 化学计算中的常用方法

问题导引

1.工业制备硫酸的反应是:4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2,2SO2+O2===2SO3,SO3+H2O===H2SO4,找出FeS2与H2SO4的关系式。

提示方法一:根据化学方程式4FeS2~8SO2~8SO3~8H2SO4,即FeS2~2H2SO4。

方法二:由硫元素守恒得,FeS2~2H2SO4。

2.将质量为100 g的铁棒插入1 L 0.5 mol·L-1的CuSO4溶液中,足够长的时间后,铁棒的质量将变为多少?

提示 可以采用差量法。

设铁棒增重m,则

Fe+CuSO4===FeSO4+Cu　Δm

56g  1mol        64g  8g

     1L×0.5mol·L-1 m

m==4g[来源:学科网]

故铁棒质量变为100g+4g=104g

【重点突破】

1.有关物质的量的计算中的“三个规范”

(1)书写规范:各种符号的书写要规范,大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量,而“m”表示质量,“N”表示微粒数,而“n”表示物质的量。

(2)符号规范:

①设未知数直接用各物理量的符号表示,且要注明物质(或粒子)的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为V[HCl(aq)]。

②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度,求NaOH溶液的质量时就写成:m(NaOH)=c(NaOH)×V[NaOH(aq)]×M(NaOH)。

 (3)单位规范:把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。

2.物质的量在化学方程式计算中应用的注意事项

(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比,而非质量之比。

(2)计算时,各种物质不一定都用物质的量表示,也可以用质量表示,气态物质还可以用体积表示,但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系;只要做到“上下一致,左右相当”即可。

3.化学计算常用的方法

（1）关系式法

当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,即“关系式”。

①根据化学方程式确定关系式:写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式。

如:把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中,求生成沉淀的量。

发生反应的化学方程式:3CO+Fe2O32Fe+3CO2,CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O。

则关系式为3CO~3CO2~3CaCO3,即CO~CaCO3。

②根据原子守恒确定关系式:上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO~CaCO3。

（2）守恒法[来源:学科网ZXXK]

（3）差量法

根据反应前后物质的有关物理量发生的变化,找出所谓“理论差量”,该差量的大小与反应物的有关量成正比关系。差量法就是借助这种比例关系,解决一定量变的计算方法。

如Fe+CuSO4===Cu+FeSO4　固体质量增加

 56 g 64 g 64 g-56 g=8 g

  x  m g

则　 56g/8g=x/mg    x=7m g。

【典题探究】

典例1

把1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 mol·L-1盐酸中,反应后溶液中c(HCl)变为4.6 mol·L-1(溶液体积变化忽略不计)。求:

(1)反应中消耗HCl的物质的量。

(2)该混合物中铝、铁的物质的量。

变式训练1-1

在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6 L,该NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度为(　　)

A.1 mol·L-1　　　　　　 B.2 mol·L-1

C.1.5 mol·L-1  D.3 mol·L-1

变式训练1-2

铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应,当两个反应放出的气体在相同状况下体积相同时,反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为(　　)

A.1∶1              B.2∶1  

C.3∶1 D.1∶3

变式训练1-3 (双选)

标准状况下,3.25 g锌与足量的盐酸反应生成a L氢气,下列比例式正确的是(　　)

A.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑

1 mol    1 mol

3.25 g    a L

B.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑

65 g    1 L[来源:学§科§网Z§X§X§K]

3.25 g    a L

C.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑

1 mol    22.4 L

0.05 mol     a L

D.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑

65 g   22.4 L

3.25 g   a L

变式训练1-4

向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al,二者恰好完全反应,试计算:

(1)Al的物质的量;

(2)参加反应的NaOH的物质的量和溶液中NaOH的物质的量浓度;

(3)在标准状况下生成H2的体积。

典例2

 将某份铁铝合金样品均分为两份,一份加入足量盐酸,另一份加入足量NaOH溶液,同温同压下产生的气体体积比为3∶2,则样品中铁、铝物质的量之比为(　　)

A.3∶2   B.2∶1   C.3∶4 D.4∶3

变式训练2-1

若18 g某金属与足量盐酸充分反应,放出22.4 L(标准状况)H2,则该金属是(　　)

A.Al     B.Mg C.Fe D.Zn

变式训练2-2  

Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应,产生标准状况下的氢气4.48 L。下列推断中错误的是(　　)

A.参加反应的Mg、Al共0.2 mol

B.参加反应的HCl为0.4 mol[来源:学科网]

C.Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子

D.若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2

变式训练2-3

1 L混合溶液中含有SO42-0.25 mol,Cl- 0.75 mol,Na+ 0.25 mol,其余为H+,则H+的物质的量浓度为(　　)

A.2.5 mol·L-1 B.5 mol·L-1        [来源:学+科+网]

C.0.1 mol·L-1 D.1 mol·L-1